一种风力发电机组变桨系统的制作方法

本申请属于风力发电领域，具体为一种风力发电机组变桨系统。

背景技术：

1、风力发电机组叶片是吸收风能的部件，早期的叶片不能变桨，称为定桨距型；在上个世纪80年度，出现了变桨距，在随着风速的变化，叶片相对于风速的夹角可以发生变化，提高吸收风能的效率约30％以上，同时降低风机发电机组在高风速下的载荷。现在的风机均为变桨距风机，变桨系统是风力发电机组一个关键系统。随着技术的发展，风机设计的越来越大，人们需要继续提高叶片的吸收效率，降低载荷，研究发现由于风切变的存在，在叶轮整个扫风面积内，最高点与最低点(风机叶轮直径260米)相差260米，风速相差很大。常规的变桨技术是依据轮毂高度处的风速，确定变桨角度，如果依据整个叶轮扫风面积的风速，确定叶片的角度，理论仿真发现，可以提高发电量，降低整机载荷，这个技术叫独立变桨技术。独立变桨技术是现在最先进的技术，各个厂家和高校研究院，均有研究，部分公司进行样机测试，由于变桨系统可靠性很低，均无量产，处于试验室阶段。

2、常规的变桨系统分为液压变桨、齿轮变桨、同步带变桨，这些系统均是将电能转化为电磁场，再转化为机械能(电机)，再转化为机械能(减速器)，最后转化为变桨轴承的机械能，进行变桨动作。一方面，每次转化，均有能量损失；另一方面，每次转化，都是机械部件相互作用，产生冲击，并造成延时，不能快速响应。

技术实现思路

1、本申请的目的是针对现有技术的缺点，通过设置第一电磁铁和第二电磁铁的方式，设计的风力发电机组变桨系统，使得本申请中能量的转化为电能转化为电磁场再转化为变桨轴承的机械能，相较于传统的变桨方式来说，减少了中间电机和减速机的两次机械能转化，同时减少延时，响应速度提高，解决了传统技术中能量转化次数多导致能够损失，以及传统技术中都是机械部件相互作用，产生冲击并造成延时，不能快速响应的问题。

2、本申请所采用的技术方案为：

3、一种风力发电机组变桨系统，包括轮毂、控制柜、支架，所述轮毂的一端面上同轴固定连接轴承的外圈的一端面，所述支架设于所述轮毂的腹板上，所述轴承的内圈的内圆周壁上设有圆周等距设有若干第一永久磁铁，所述支架上围绕所述轴承的中心轴等距设有数量与所述第一永久磁铁的数量相同的第二电磁铁和第二永久磁铁，所述轴承的内圈的内圆周壁上圆周等距设有数量与所述第一永久磁铁的数量相同的第一电磁铁，任意相邻的两个第一永久磁铁之间以及任意相邻的两个第二永久磁铁之间均相互吸引，任意一个第一永久磁铁与任意一个第二永久磁铁之间在所述轴承的轴线方向上相互吸引，所述第一永久磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离等于所述第二电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离，所述第一永久磁铁与所述腹板之间预设间隙，所述第一永久磁铁与所述第二永久磁铁在所述轴承的轴向上预设距离，第一电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离大于所述第一永久磁铁到所述轴承的轴线的距离，所述第二电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离小于所述第一永久磁铁到所述轴承的轴线的距离，所述腹板上设有与所述第一电磁铁和第二电磁铁均电性连接的控制柜，位于所述内圈上的两个相邻的第一永久磁铁之间的间隙正对一个第一电磁铁，位于所述支架上的两个相邻的第二永久磁铁之间的间隙正对一个第二电磁铁。

4、优选的，所述第一电磁铁包括第一线圈、第一导体，所述第一线圈同轴套设在所述第一导体上，所述第一永久磁铁与所述第一线圈在所述轮毂的轴向上预设间隙，所述第一线圈的轴线与所述轴承的轴线垂直，所述控制柜电性连接所述第一线圈。

5、优选的，所述第二电磁铁包括第二线圈、第二导体，所述第二线圈同轴套设在所述第二导体上，所述第二线圈与所述第二永久磁铁在所述轴承的轴向上预设间隙，所述第二线圈的轴线与所述第一永久磁铁的轴线共面，所述控制柜电性连接所述第二线圈。

6、优选的，所有所述第一永久磁铁的轴线所在的平面平行于所述腹板，所有所述第一线圈的轴线所在的平面平行于所述腹板，所有所述第一永久磁铁的轴线所在的平面位于所述腹板与所有所述第一线圈的轴线所在的平面之间。

7、优选的，所述轮毂上对应所述轴承的外圈处围绕所述轴承的轴线圆周阵列有若干盲孔，每个所述盲孔内均设有压力传感器，每个所述压力传感器均信号连接所述控制柜，所述腹板上朝向所述第一永久磁铁的一侧对应每个所述第一永久磁铁各设有一个第三导体，每个所述第三导体上同轴套设一个第三线圈，所述控制柜电性连接所述第三线圈。

8、优选的，所述支架包括横板和环形板，所述横板的一面与所述腹板固定连接，所述环形板的一个端面与所述横板上背向所述腹板的一面固定连接，所述环形板与所述轴承同轴，所述环形板的外径小与所述轴承的内圈的内径，所述环形板的外圆周面上设置所述第二电磁铁和第二永久磁铁。

9、本申请的有益效果为：

10、1、本申请通过设置第一永久磁铁、第二永久磁铁、第一电磁铁、第二电磁铁的方式，设计的风力发电机组变桨系统，使得本申请中能量的转化为电能转化为电磁场再转化为变桨轴承，相较于传统的变桨方式来说，减少了中间电机和减速机的两次机械能转化，同时减少延时，响应速度提高，解决了传统技术中能量转化次数多导致能够损失，以及传统技术中都是机械部件相互作用，产生冲击并造成延时，不能快速响应的问题。

11、2、本申请中的控制柜控制进入第一线圈的电流的方向和频率，从而起到控制第一电磁铁的电磁力的大小和方向，也就是控制第一电磁铁对第二永久磁铁产生的电磁力的大小和方向。

12、3、本申请通过第三导体和第三线圈产生电磁场，与内圈上的第一永磁体产生作用，将风力发电机组叶片上生产的轴向力，由原来的变桨轴承的内圈和滚珠，传动到变桨轴承的外圈，再传递到轮毂上的力，通过变桨轴承的内圈上的第一永久磁铁通过电磁力，直接传递到第三线圈与第三导体构成的整体上，再通过支架，传递到轮毂上。这样降低通过变桨轴承滚珠和外圈上的载荷，理论上可以将全部轴向载荷都可以通过电磁力进行传递，从而降低变桨轴承滚珠上的载荷，提高变桨轴承的使用寿命。

技术特征：

1.一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，包括轮毂(1)、控制柜(2)、支架(3)，所述轮毂(1)的一端面上同轴固定连接轴承的外圈(15)的一端面，所述支架(3)设于所述轮毂(1)的腹板(4)上，所述轴承的内圈(14)的内圆周壁上设有圆周等距设有若干第一永久磁铁(5)，所述支架(3)上围绕所述轴承的中心轴等距设有数量与所述第一永久磁铁(5)的数量相同的第二电磁铁和第二永久磁铁(6)，所述轴承的内圈(14)的内圆周壁上圆周等距设有数量与所述第一永久磁铁(5)的数量相同的第一电磁铁，任意相邻的两个第一永久磁铁(5)之间以及任意相邻的两个第二永久磁铁(6)之间均相互吸引，任意一个第一永久磁铁(5)与任意一个第二永久磁铁(6)之间在所述轴承的轴线方向上相互吸引，所述第一永久磁铁(5)的轴线到所述轴承的轴线的距离等于所述第二电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离，所述第一永久磁铁(5)与所述腹板(4)之间预设间隙，所述第一永久磁铁(5)与所述第二永久磁铁(6)在所述轴承的轴向上预设距离，第一电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离大于所述第一永久磁铁(5)到所述轴承的轴线的距离，所述第二电磁铁的轴线到所述轴承的轴线的距离小于所述第一永久磁铁(5)到所述轴承的轴线的距离，所述腹板(4)上设有与所述第一电磁铁和第二电磁铁均电性连接的控制柜(2)，位于所述内圈(14)上的两个相邻的第一永久磁铁(5)之间的间隙正对一个第一电磁铁，位于所述支架(3)上的两个相邻的第二永久磁铁(6)之间的间隙正对一个第二电磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，所述第一电磁铁包括第一线圈(7)、第一导体(8)，所述第一线圈(7)同轴套设在所述第一导体(8)上，所述第一永久磁铁(5)与所述第一线圈(7)在所述轮毂(1)的轴向上预设间隙，所述第一线圈(7)的轴线与所述轴承的轴线垂直，所述控制柜(2)电性连接所述第一线圈(7)。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，所述第二电磁铁包括第二线圈(9)、第二导体(10)，所述第二线圈(9)同轴套设在所述第二导体(10)上，所述第二线圈(9)与所述第二永久磁铁(6)在所述轴承的轴向上预设间隙，所述第二线圈(9)的轴线与所述第一永久磁铁(5)的轴线共面，所述控制柜(2)电性连接所述第二线圈(9)。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，所有所述第一永久磁铁(5)的轴线所在的平面平行于所述腹板(4)，所有所述第一线圈(7)的轴线所在的平面平行于所述腹板(4)，所有所述第一永久磁铁(5)的轴线所在的平面位于所述腹板(4)与所有所述第一线圈(7)的轴线所在的平面之间。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，所述轮毂(1)上对应所述轴承的外圈(15)处围绕所述轴承的轴线圆周阵列有若干盲孔，每个所述盲孔内均设有压力传感器(11)，每个所述压力传感器(11)均信号连接所述控制柜(2)，所述腹板(4)上朝向所述第一永久磁铁(5)的一侧围绕所述轮毂(1)的轴线等距设有数量与所述第一永久磁铁(5)的数量相同的第三导体(12)，每个所述第三导体(12)上同轴套设一个第三线圈(13)，所述控制柜(2)电性连接所述第三线圈(13)。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组变桨系统，其特征在于，所述支架(3)包括横板(3-1)和环形板(3-2)，所述横板(3-1)的一面与所述腹板(4)固定连接，所述环形板(3-2)的一个端面与所述横板(3-1)上背向所述腹板(4)的一面固定连接，所述环形板(3-2)与所述轴承同轴，所述环形板(3-2)的外径小与所述轴承的内圈(14)的内径，所述环形板(3-2)的外圆周面上设置所述第二电磁铁和第二永久磁铁(6)。

技术总结本申请属于风力发电领域，具体为一种风力发电机组变桨系统，包括轮毂、控制柜、支架，轮毂的一端面上同轴固定连接轴承的外圈的一端面，支架设于轮毂的腹板上，轴承的内圈的内圆周壁上设有圆周等距设有若干第一永久磁铁，支架上围绕轴承的中心轴等距设有数量与第一永久磁铁的数量相同的第二电磁铁和第二永久磁铁，轴承的内圈的内圆周壁上圆周等距设有数量与第一永久磁铁的数量相同的第一电磁铁，腹板上设有与第一电磁铁和第二电磁铁均电性连接的控制柜，本申请解决了传统技术中能量转化次数多导致能量损失，以及传统技术中都是机械部件相互作用，产生冲击并造成延时，不能快速响应的问题。技术研发人员：徐泽楷,姜美琪受保护的技术使用者：杭州富疆科技有限公司技术研发日：20230928技术公布日：2024/7/11